本發(fā)明涉及研磨介質(zhì)，具體涉及一種氧化鋯研磨介質(zhì)及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，粉體材料朝著高純超細(xì)甚至于納米化方向發(fā)展—其所具備的特性可滿足工業(yè)技術(shù)發(fā)展需求。例如，新能源汽車動力電池的正、負(fù)極粉體材料，對電池材料細(xì)度和純度要求高，實(shí)現(xiàn)電池漿料的均勻分散，從而提高電池的性能。粉材料制備工藝主要有化學(xué)和物理法兩類，化學(xué)法合成的粉體細(xì)度好，但制備過程產(chǎn)生廢氣廢水，環(huán)保壓力大。目前在粉體工業(yè)中應(yīng)用較為廣泛的是作為物理法典型代表的球磨法——行星式球磨、攪拌磨、振動磨、濕式砂磨等。不過，要實(shí)現(xiàn)粉體的高純高細(xì)和漿料的均勻分散，既需要先進(jìn)的設(shè)備，也需要優(yōu)質(zhì)的研磨介質(zhì)相匹配。

2、氧化鋯陶瓷球具有高密度，高硬度，高耐磨，高韌性，耐腐蝕的特點(diǎn)，在生產(chǎn)中磨效高、磨損少，混入雜質(zhì)少，顯示出較多的優(yōu)越性能，可廣泛用于陶瓷，水泥，化工油漆，涂料，顏料，醫(yī)療，化妝品等行業(yè)細(xì)粉處理和漿料分散設(shè)備的高檔研磨介質(zhì)。

3、目前球形氧化鋯研磨介質(zhì)生產(chǎn)所采取的成型技術(shù)主要有：塑性擠壓成型、等靜壓成型、滾制法成型等。塑性擠壓成型法簡單，生產(chǎn)效率高，但成型制品性能低；等靜壓成型法產(chǎn)品性能優(yōu)良，但對于亞毫米級球形研磨介質(zhì)而言，生產(chǎn)效率非常低；滾動成型法有利于生產(chǎn)毫米級研磨介質(zhì)，但制備亞毫米級球形研磨介質(zhì)時，對氧化鋯粉體品質(zhì)要求，工藝技術(shù)難度大。

4、因此，需要提供一種氧化鋯研磨介質(zhì)及其制備方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供一種氧化鋯研磨介質(zhì)及其制備方法，實(shí)現(xiàn)簡單工藝制備出亞毫米級別的球型氧化鋯研磨介質(zhì)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種氧化鋯研磨介質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：

3、s1、超細(xì)3ysz粉末、純氧化鋯粉和納米氧化釔粉混合得到混合粉末，添加復(fù)合粘結(jié)劑、分散劑、去離子水和正丁醇，進(jìn)行研磨分散，得到分散混合均勻的漿料；

4、s2、將s1中混合均勻的漿料進(jìn)行造粒得到氧化鋯造粒粉，氧化鋯造粒粉經(jīng)過熱處理得到脫脂的氧化鋯造粒粉；

5、s3、將脫脂的氧化鋯造粒粉進(jìn)行燒結(jié)和球化處理，生成球形氧化鋯研磨介質(zhì)。

6、本發(fā)明使用超細(xì)3ysz粉末、純氧化鋯粉和納米氧化釔粉三種不同粒徑的粉末進(jìn)行混合，與復(fù)合粘結(jié)劑、分散劑通過研磨分散，使各成分混合均勻，配合造粒制備出亞毫米級的氧化鋯造粒粉，經(jīng)過后續(xù)的熱處理脫脂，保持粉體的球形形狀，具有良好的流動性，同時去除粘結(jié)劑和分散劑，有利于后續(xù)的粉體輸送和燒結(jié)及球化，整個制備方法對工藝要求低，步驟簡單，原料與工藝結(jié)合制備可得到亞毫米級別的氧化鋯研磨介質(zhì)。

7、可選的，所述s1中復(fù)合粘結(jié)劑為聚乙烯醇和酚醛樹脂混合得到的，聚乙烯醇和酚醛樹脂的質(zhì)量比為1：0.1~5；所述s1中混合粉末：復(fù)合粘結(jié)劑：分散劑：去離子水：正丁醇的質(zhì)量比為1：0.005~0.1：0.001~0.005：0.3~1：0.001~0.005。

8、可選的，所述s1中超細(xì)3ysz粉末是超細(xì)3%摩爾釔穩(wěn)定氧化鋯粉末，純氧化鋯粉為微細(xì)或超細(xì)陶瓷粉，平均粒徑不大于5.0μm；納米氧化釔粉平均粒徑不大于0.1μm；所述s1中混合粉末的平均粒徑為0.5~5.0μm，混合粉末的粒徑分布中占90％所對應(yīng)的粒徑≤8.0μm；所述s1中混合均勻的漿料的粘度不大于2.0pa.s。

9、本發(fā)明中限定混合粉末的平均粒徑以及混合粉末的粒徑分布中占90％所對應(yīng)的粒徑的限定一方面可以確保后期漿料在一定粘度范圍內(nèi)漿料固含量更高，有利于制備實(shí)心造粒粉，另一方面有利于快速燒結(jié)和球化。本發(fā)明中限定了混合均勻的漿料的粘度，如果超過限定的粘度，漿料輸送和霧化比較困難，不利于后續(xù)噴霧造粒。

10、可選的，所述s2中造粒使用噴霧造粒機(jī)，所述噴霧造粒機(jī)的工作條件為進(jìn)口溫度為200～360℃、出口溫度為70～140℃、進(jìn)料速度為5~50kg/h，載氣為空氣或惰性氣體，氣體流量為150~450nm3/h；所述噴霧造粒機(jī)采用霧化盤霧化，霧化盤轉(zhuǎn)速10000～23000rpm。

11、可選的，所述s2中熱處理包括先升溫后冷卻，升溫速率為5~50℃/min，升溫終點(diǎn)為500～1200℃，升溫終點(diǎn)的保溫時間為0.5~5h，冷卻速率為10~100℃/min；所述熱處理時條件還包括真空、惰性氣氛和還原性氣氛中一種或兩種以上的組合。

12、本發(fā)明中通過熱處理保持粉體的球形形態(tài)，同時有機(jī)物脫除干凈有利于s3的快速燒結(jié)和球化。

13、可選的，所述真空的真空度≤13.3pa，所述惰性氣氛是氮?dú)?，所述還原性氣氛包括氫氣、甲烷、一氧化碳、乙炔氣與氮?dú)庵械囊环N或兩種以上組合的混合氣。

14、可選的，s3中球化處理設(shè)備為等離子體球化爐，球化處理?xiàng)l件包括形成等離子的氣體是氬氣和氧氣的混合氣，所述混合氣與生成的球形氧化鋯研磨介質(zhì)通過氣固分離，和凈化裝置進(jìn)行回用，等離子火焰的溫度為1600~2700℃。

15、本發(fā)明利用等離子火焰的高溫，將快速燒結(jié)和球化同時進(jìn)行，時間短，效率高，利于連續(xù)性工業(yè)化生產(chǎn)。

16、可選的，所述s1中的分散劑為羧酸鹽、季銨鹽、油氨基油酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基硫酸鈉、聚甲基丙烯酸銨中的一種或兩種以上組合。

17、可選的，所述s3中球形氧化鋯研磨介質(zhì)經(jīng)過分級得到不同粒徑的球形氧化鋯研磨介質(zhì)，所述分級包括旋風(fēng)分離和篩分。

18、本發(fā)明通過結(jié)合造粒以及分級可以得到不同粒徑的球形氧化鋯研磨介質(zhì)，滿足對不同粒徑的研磨介質(zhì)的需求。

19、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種上述方法制備得到的氧化鋯研磨介質(zhì)。

20、本發(fā)明制得的氧化鋯研磨介質(zhì)粒徑可以達(dá)到亞毫米甚至幾十微米，并且研磨介質(zhì)具有球體圓整度良好、密度高、強(qiáng)度高、高韌性，超高耐磨性能、使用壽命長、耐高溫、不導(dǎo)電、不導(dǎo)磁、不污染物料等特點(diǎn)，有助于實(shí)現(xiàn)功能材料納米級別的研磨、破碎和分散。

21、本發(fā)明的上述技術(shù)方案至少包括以下有益效果：

22、本發(fā)明使用超細(xì)3ysz粉末、純氧化鋯粉和納米氧化釔粉三種不同粒徑的粉末進(jìn)行混合，與復(fù)合粘結(jié)劑、分散劑通過研磨分散，使各成分混合均勻，配合造粒制備出亞毫米級的氧化鋯造粒粉，經(jīng)過后續(xù)的熱處理脫脂，保持粉體的球形形狀，具有良好的流動性，同時去除粘結(jié)劑和分散劑，有利于后續(xù)的粉體輸送和燒結(jié)及球化，整個制備方法對工藝要求低，步驟簡單，原料與工藝結(jié)合制備可得到亞毫米級別的氧化鋯研磨介質(zhì)。

23、本發(fā)明使用的制備方法能夠可控的制備亞毫米甚至幾十微米的不同粒徑的球形氧化鋯研磨介質(zhì)，并且研磨介質(zhì)球形度高、密度高、硬度高、純度高、高耐磨，高韌性，適合批量生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種氧化鋯研磨介質(zhì)的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋯研磨介質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述s1中復(fù)合粘結(jié)劑為聚乙烯醇和酚醛樹脂混合得到的，聚乙烯醇和酚醛樹脂的質(zhì)量比為1：0.1~5；所述s1中混合粉末：復(fù)合粘結(jié)劑：分散劑：去離子水：正丁醇的質(zhì)量比為1：0.005~0.1：0.001~0.005：0.3~1：0.001~0.005。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋯研磨介質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述s1中超細(xì)3ysz粉末是超細(xì)3%摩爾釔穩(wěn)定氧化鋯粉末，純氧化鋯粉為微細(xì)或超細(xì)陶瓷粉，平均粒徑不大于5.0μm；納米氧化釔粉平均粒徑不大于0.1μm；所述s1中混合粉末的平均粒徑為0.5~5.0μm，混合粉末的粒徑分布中占90％所對應(yīng)的粒徑≤8.0μm；所述s1中混合均勻的漿料的粘度不大于2.0pa.s。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋯研磨介質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述s2中造粒使用噴霧造粒機(jī)，所述噴霧造粒機(jī)的工作條件為進(jìn)口溫度為200～360℃、出口溫度為70～140℃、進(jìn)料速度為5~50kg/h，載氣為空氣或惰性氣體，氣體流量為150~450nm3/h；所述噴霧造粒機(jī)采用霧化盤霧化，霧化盤轉(zhuǎn)速10000～23000rpm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋯研磨介質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述s2中熱處理包括先升溫后冷卻，升溫速率為5~50℃/min，升溫終點(diǎn)為500～1200℃，升溫終點(diǎn)的保溫時間為0.5~5h，冷卻速率為10~100℃/min；所述熱處理時條件還包括真空、惰性氣氛和還原性氣氛中一種或兩種以上的組合。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氧化鋯研磨介質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述真空的真空度≤13.3pa，所述惰性氣氛是氮?dú)猓鲞€原性氣氛包括氫氣、甲烷、一氧化碳、乙炔氣與氮?dú)庵械囊环N或兩種以上組合的混合氣。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋯研磨介質(zhì)的制備方法，其特征在于，s3中球化處理設(shè)備為等離子體球化爐，球化處理?xiàng)l件包括形成等離子的氣體是氬氣和氧氣的混合氣，所述混合氣與生成的球形氧化鋯研磨介質(zhì)通過氣固分離，和凈化裝置進(jìn)行回用，等離子火焰的溫度為1600~2700℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋯研磨介質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述s1中的分散劑為羧酸鹽、季銨鹽、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基硫酸鈉、油氨基油酸酯、聚甲基丙烯酸銨中的一種或兩種以上組合。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氧化鋯研磨介質(zhì)的制備方法，其特征在于，所述s3中球形氧化鋯研磨介質(zhì)經(jīng)過分級得到不同粒徑的球形氧化鋯研磨介質(zhì)，所述分級包括旋風(fēng)分離和篩分。

10.一種如權(quán)利要求1~9任一項(xiàng)所述的氧化鋯研磨介質(zhì)的制備方法制備得到的氧化鋯研磨介質(zhì)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種氧化鋯研磨介質(zhì)及其制備方法，屬于研磨介質(zhì)技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：S1、超細(xì)3YSZ粉末、純氧化鋯粉和納米氧化釔粉混合得到混合粉末，添加復(fù)合粘結(jié)劑、分散劑、去離子水和正丁醇，進(jìn)行研磨分散，得到分散混合均勻的漿料；S2、將S1中混合均勻的漿料進(jìn)行造粒得到氧化鋯造粒粉，氧化鋯造粒粉經(jīng)過熱處理得到脫脂的氧化鋯造粒粉；S3、將脫脂的氧化鋯造粒粉進(jìn)行燒結(jié)和球化處理，生成球形氧化鋯研磨介質(zhì)。本發(fā)明提供一種氧化鋯研磨介質(zhì)及其制備方法，實(shí)現(xiàn)簡單工藝制備出亞毫米級別的球型氧化鋯研磨介質(zhì)。

技術(shù)研發(fā)人員：崔淼森,崔治坤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江西國科眾聯(lián)新材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/11/4